電液驅(qū)動(dòng)3-UPS-S并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)構(gòu)優(yōu)化及動(dòng)力學(xué)模型研究.pdf

1、在艦船航行過(guò)程中，由于海浪、海風(fēng)等的持續(xù)影響，艦船的姿態(tài)不斷的發(fā)生變化，給艦船載作業(yè)設(shè)備及工作人員的安全帶來(lái)了一定的威脅。以隔離艦船擾動(dòng)為主要任務(wù)的穩(wěn)定平臺(tái)的研發(fā)及使用，大大地提高了設(shè)備及人員的安全系數(shù)。本課題圍繞以水平姿態(tài)調(diào)整為主的電液驅(qū)動(dòng)3-UPS/S并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)展開研究，通過(guò)搭建平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)平臺(tái)姿態(tài)工作空間及跟蹤補(bǔ)償能力進(jìn)行相關(guān)的驗(yàn)證與測(cè)試，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　對(duì)并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及尺寸優(yōu)化。針對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)

2、對(duì)姿態(tài)工作空間的設(shè)計(jì)要求，提出無(wú)奇異且連續(xù)的有效姿態(tài)工作空間，并以有效姿態(tài)工作空間體積作為指標(biāo)衡量平臺(tái)規(guī)避奇異的能力；為確保各驅(qū)動(dòng)支鏈運(yùn)動(dòng)、力傳遞性能較優(yōu)且承載均衡，提出運(yùn)動(dòng)學(xué)分配性能指標(biāo)；兼顧穩(wěn)定平臺(tái)有效姿態(tài)工作空間體積最大和運(yùn)動(dòng)學(xué)分配性能指標(biāo)最優(yōu)，對(duì)并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)的機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化。
　　建立電液驅(qū)動(dòng)并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)多能域耦合全局動(dòng)力學(xué)模型。基于對(duì)多能域動(dòng)力學(xué)建模工具——鍵合圖建模過(guò)程的分析，將旋量鍵合圖理論引入空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的建

3、模中并展開研究，其兼具旋量理論描述空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔、直觀及鍵合圖多能域建模統(tǒng)一、規(guī)范的特點(diǎn)。利用旋量鍵合圖構(gòu)建并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型；同時(shí)通過(guò)傳統(tǒng)鍵合圖構(gòu)建液壓驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，得到系統(tǒng)多能域全局動(dòng)力學(xué)模型；由全局動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)全解進(jìn)行求解和驗(yàn)證。
　　基于系統(tǒng)全局動(dòng)力學(xué)模型，采用基于實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)方法，對(duì)系統(tǒng)中平臺(tái)慣性參數(shù)和驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)液壓缸摩擦參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。利用關(guān)鍵點(diǎn)旋量等效原則和虛功原理構(gòu)建平臺(tái)慣性參數(shù)辨

4、識(shí)模型，以五次多項(xiàng)式改進(jìn)的傅里葉級(jí)數(shù)構(gòu)造激勵(lì)軌跡方程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)激勵(lì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化；分析液壓缸摩擦力模型，分離模型中固有的摩擦參數(shù)，建立摩擦參數(shù)辨識(shí)模型，并規(guī)劃實(shí)驗(yàn)辨識(shí)激勵(lì)軌跡。通過(guò)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)得到慣性及摩擦參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，利用任意軌跡實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　在上述分析的基礎(chǔ)上，利用20-sim軟件，建立基于鍵合圖的并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)全局仿真模型，對(duì)平臺(tái)基于液壓缸位置小閉環(huán)及基于小閉環(huán)和姿態(tài)大閉環(huán)+速度前饋的兩種控制策略進(jìn)行仿真分析，得